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JP7603710B2 - Battery module, battery pack including same, and automobile - Google Patents
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Description

本発明は、バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車に関し、より詳しくは、バッテリーセルにスウェリングが発生したとき、バッテリーセルの全体に均一な圧力が作用するようにするバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。 The present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and an automobile, and more particularly to a battery module that applies uniform pressure to the entire battery cell when swelling occurs in the battery cell, and a battery pack and an automobile including the same.

本出願は、2020年10月20日出願の韓国特許出願第10-2020-0136072号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2020-0136072, filed on October 20, 2020, and all contents disclosed in the specification and drawings of that application are incorporated herein by reference.

モバイル機器に関する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しつつあり、従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池または水素イオン電池が用いられていたが、最近は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらないため充電及び放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が広く用いられている。 As technological development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as an energy source is growing rapidly. Traditionally, nickel-cadmium batteries or hydrogen-ion batteries have been used as secondary batteries, but recently lithium secondary batteries have come into widespread use because they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, can be charged and discharged freely, have a very low self-discharge rate, and have a high energy density.

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板及び負極板がセパレータを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止して収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。 Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as the positive and negative active materials, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such positive and negative active materials are arranged with a separator sandwiched therebetween, and an exterior material, i.e., a battery case, that seals and houses the electrode assembly together with the electrolyte.

リチウム二次電池は、正極、負極及びこれらの間に介されるセパレータ及び電解質で構成され、正極活物質及び負極活物質に何を使用するかによって、リチウムイオン電池(Lithium Ion Battery,LIB)、リチウムポリマー電池(Polymer Lithium Ion Battery,PLIB)などに分けられる。通常、これらのリチウム二次電池の電極は、アルミニウムまたは銅シート、メッシュ、フィルム、ホイルなどの集電体に、正極または負極活物質を塗布した後、乾燥することで形成される。そして、多様な種類の二次電池は、バッテリーセルを保護するカバーが備えられ、複数のバッテリーセルが積層されてカバーに入られたバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールが含まれたバッテリーパックと、を含む。 Lithium secondary batteries are composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator and electrolyte interposed between them. They are classified as lithium ion batteries (LIBs) and lithium polymer batteries (PLIBs) depending on the positive and negative active materials used. Typically, the electrodes of these lithium secondary batteries are formed by applying a positive or negative active material to a current collector such as an aluminum or copper sheet, mesh, film, or foil, and then drying it. Various types of secondary batteries include a battery module in which a cover is provided to protect the battery cells, multiple battery cells are stacked and placed in the cover, and a battery pack including multiple battery modules.

バッテリーセルは、導電体であるバスバーによって互いに電気的に接続し得る。通常、正極電極リードはアルミニウム材質から製作され、負極電極リードは銅材質から製作され、バスバーも銅材質から製作される。 The battery cells may be electrically connected to each other by bus bars, which are electrical conductors. Typically, the positive electrode lead is made of aluminum material, the negative electrode lead is made of copper material, and the bus bars are also made of copper material.

一方、バッテリーセルは、内部にガスが生成されて膨れ上がるスウェリング(swelling)現象が発生し得る。先行技術文献である特許文献1を参照すると、バッテリーセルのスウェリングによる体積膨張を吸収できるようにスウェリング吸収パッド121がモジュールケース200の内部に配置される。 Meanwhile, the battery cell may develop a swelling phenomenon in which gas is generated inside the battery cell and the battery cell swells. Referring to the prior art document, Patent Document 1, a swelling absorption pad 121 is disposed inside the module case 200 to absorb the volume expansion caused by the swelling of the battery cell.

しかし、従来技術の場合、バッテリーセルの全体ではなくバッテリーセルの一部分でスウェリングが発生すると、スウェリングが発生した部分のみにスウェリング吸収パッド121を加圧するようになるため、バッテリーセルのうちスウェリングが発生した部分とスウェリングが発生していない部分との圧力が均一になれず、バッテリーセルのうちスウェリングが発生した部分で局部的に応力が集中してバッテリーセルが部分的に退化するという問題点がある。 However, in the case of conventional technology, when swelling occurs in only a part of a battery cell, rather than in the entire battery cell, the swelling absorbing pad 121 is pressed only on the part where swelling has occurred, so the pressure is not uniform between the part of the battery cell where swelling has occurred and the part where swelling has not occurred, resulting in localized stress concentration in the part of the battery cell where swelling has occurred, causing partial deterioration of the battery cell.

韓国公開特許第10-2020-0106378号公報Korean Patent Publication No. 10-2020-0106378

本発明は、バッテリーセルにスウェリングが発生してもバッテリーセルの一部分に応力が集中することを防止することでバッテリーセルの全体に均一な圧力が作用するようにするバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a battery module that prevents stress from concentrating on one part of a battery cell even if swelling occurs in the battery cell, thereby allowing uniform pressure to act on the entire battery cell, and a battery pack and automobile including the same.

本発明の一面によると、 複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、前記バッテリーセル積層体が収納されるカバーと、前記バッテリーセル積層体に接触する緩衝部材と、を含み、前記緩衝部材は、内部の流体が移動可能に設けられることを特徴とするバッテリーモジュールが提供され得る。 According to one aspect of the present invention, a battery module may be provided that includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a cover in which the battery cell stack is housed, and a buffer member in contact with the battery cell stack, the buffer member being configured to allow fluid inside to move.

また、前記緩衝部材は、第1シートと、前記第1シートに結合する第2シートと、前記第1シートと前記第2シートとの間に形成され、流体が充填される複数の流体緩衝層と、前記流体が前記複数の流体緩衝層の間を移動するように前記複数の流体緩衝層を互いに連結するチャンネルと、を含み得る。 The buffer member may also include a first sheet, a second sheet coupled to the first sheet, a plurality of fluid buffer layers formed between the first sheet and the second sheet and filled with fluid, and a channel connecting the plurality of fluid buffer layers to each other so that the fluid can move between the plurality of fluid buffer layers.

そして、前記第1シート及び前記第2シートは、熱接着可能なフィルムシートで設けられ得る。 The first sheet and the second sheet may be made of a heat-sealable film sheet.

また、前記チャンネルは複数で設けられ、複数の前記チャンネルは前記流体緩衝層の四方に連結されるように設けられ得る。 In addition, the channels may be provided in multiple numbers, and the multiple channels may be provided so as to be connected to all four sides of the fluid buffer layer.

そして、前記複数のチャンネルのうち第1チャンネルは、前記複数の流体緩衝層を互いに連結し、前記複数のチャンネルのうち第2チャンネルは、前記複数の流体緩衝層のいずれか一つの流体緩衝層と前記第1チャンネルを連結するように設けられ得る。 A first channel among the plurality of channels may be configured to connect the plurality of fluid buffer layers to each other, and a second channel among the plurality of channels may be configured to connect any one of the plurality of fluid buffer layers to the first channel.

また、前記複数の流体緩衝層は、前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルによって全て連通しており、前記バッテリーセルのスウェリング現象によって前記バッテリーセルが膨れ上がると、前記バッテリーセルから伝達される圧力によって前記複数の流体緩衝層のうち任意の流体緩衝層に存在する流体が前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルの少なくとも一つを介して他の流体緩衝層へ移動するように設けられ得る。 In addition, the plurality of fluid buffer layers are all connected to each other through the first channel and the second channel, and when the battery cell swells due to a swelling phenomenon of the battery cell, the fluid present in any one of the plurality of fluid buffer layers can be moved to another fluid buffer layer through at least one of the first channel and the second channel by the pressure transmitted from the battery cell.

そして、前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルは、垂直に連結され得る。 And the first channel and the second channel can be vertically connected.

前記流体緩衝層は、前記第1シートと前記第2シートの結合部分を基準にして対称形状または非対称形状に形成され得る。 The fluid buffer layer may be formed in a symmetric or asymmetric shape with respect to the joint between the first sheet and the second sheet.

なお、本発明の他面によると、前述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックが提供され、また、前記バッテリーモジュールを含む自動車が提供され得る。 According to another aspect of the present invention, a battery pack including the above-mentioned battery module is provided, and a vehicle including the battery module may also be provided.

本発明の実施例は、内部で流体が移動可能に設けられた緩衝部材によって、バッテリーセルにスウェリングが発生してもバッテリーセルの一部分に応力が集中することを防止してバッテリーセルの全体に均一な圧力が作用するようにする効果を奏する。 The embodiment of the present invention has the effect of preventing stress from concentrating on one part of the battery cell even if swelling occurs in the battery cell by using a buffer member inside which allows fluid to move, and allowing uniform pressure to act on the entire battery cell.

本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの概略的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて、緩衝部材の概略的な斜視図である。2 is a schematic perspective view of a buffer member in a battery module according to an embodiment of the present invention; FIG. 図2の緩衝部材の一部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the cushioning member of FIG. 2 . 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて流体緩衝層の第1シート及び第2シートが対称形状に形成されたことを概略的に示した図である。1 is a schematic diagram illustrating that a first sheet and a second sheet of a fluid buffer layer are formed symmetrically in a battery module according to an embodiment of the present invention; 図4の他の実施例において、流体緩衝層の第1シート及び第2シートが非対称形状に形成されたことを概略的に示した図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another embodiment of the fluid buffer layer of FIG. 4, in which the first and second sheets are formed in asymmetric shapes. 図4において、バッテリーセルの一側端部にスウェリングが発生した場合を概略的に示した図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a case where swelling occurs at one end of a battery cell in FIG. 4 . 図4において、バッテリーセルの中心部にスウェリングが発生した場合を概略的に示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a case where swelling occurs at the center of the battery cell in FIG. 4 .

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms and words used in this specification and claims should not be interpreted as being limited to their ordinary or dictionary meanings, but should be interpreted as being in accordance with the meaning and concept of the technical idea of the present invention, in accordance with the principle that the inventor himself can appropriately define the concept of the term in order to best describe the invention. Therefore, it should be understood that the embodiment described in this specification and the configuration shown in the drawings are merely one most preferred embodiment of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of this application.

図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。 The size of each component or specific parts constituting the component in the drawings may be exaggerated, omitted, or shown diagrammatically for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not completely reflect the actual size. If a detailed description of a known function or configuration related to the present invention is deemed to unnecessarily blur the gist of the present invention, the description will be omitted.

本明細書において使用される「結合」、「接続」という用語は、一つの部材と他の部材とが直接結合するか、または直接接続する場合のみならず、一つの部材が接続部材を介して他の部材に間接的に結合するか、または間接的に接続する場合も含む。 The terms "bond" and "connect" as used in this specification include not only cases where one member is directly bonded or connected to another member, but also cases where one member is indirectly bonded or connected to another member via a connecting member.

図1は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの概略的な断面図であり、図2は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて緩衝部材を概略的に示した斜視図であり、図3は、図2の緩衝部材の一部分の拡大図であり、図4は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールにおいて流体緩衝層の第1シート及び第2シートが対称形状に形成されたことを概略的に示した図であり、図5は、図4の他の実施例において流体緩衝層の第1シート及び第2シートが非対称形状に形成されたことを概略的に示した図であり、図6は、図4においてバッテリーセルの一側端部にスウェリングが発生した場合を概略的に示した図であり、図7は、図4においてバッテリーセルの中心部にスウェリングが発生した場合を概略的に示した図である。 1 is a schematic cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view of a buffer member in a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the buffer member in FIG. 2, FIG. 4 is a schematic view showing that the first and second sheets of the fluid buffer layer are formed symmetrically in a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a schematic view showing that the first and second sheets of the fluid buffer layer are formed asymmetrically in another embodiment of FIG. 4, FIG. 6 is a schematic view showing a case where swelling occurs at one end of a battery cell in FIG. 4, and FIG. 7 is a schematic view showing a case where swelling occurs at the center of a battery cell in FIG. 4.

図面を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10は、バッテリーセル積層体100と、カバー200と、緩衝部材300と、を含む。 Referring to the drawings, a battery module 10 according to one embodiment of the present invention includes a battery cell stack 100, a cover 200, and a buffer member 300.

図1を参照すると、バッテリーセル積層体100は、電極リードが備えられたバッテリーセル110が複数で設けられて積層される。バッテリーセル110に備えられる電極リードは、外部に露出して外部機器に接続する一種の端子であって、伝導性材質で設けられ得る。 Referring to FIG. 1, the battery cell stack 100 includes a plurality of battery cells 110 each having an electrode lead, which are stacked together. The electrode leads of the battery cells 110 are a type of terminal that is exposed to the outside and connected to an external device, and may be made of a conductive material.

電極リードは、正極電極リード及び負極電極リードを含み得る。正極電極リード及び負極電極リードは、バッテリーセル110の長手方向に対して互いに反対方向に配置されるか、または正極電極リード及び負極電極リードがバッテリーセル110の長手方向に対して互いに同じ方向に位置し得る。 The electrode leads may include a positive electrode lead and a negative electrode lead. The positive electrode lead and the negative electrode lead may be arranged in opposite directions relative to the longitudinal direction of the battery cell 110, or the positive electrode lead and the negative electrode lead may be located in the same direction relative to the longitudinal direction of the battery cell 110.

正極電極リードと負極電極リードは、多様な材質で設けられ得、例えば、正極電極リードはアルミニウム材質から製作され、負極電極リードは銅材質から製作され得る。 The positive electrode lead and the negative electrode lead may be made of a variety of materials, for example, the positive electrode lead may be made of an aluminum material and the negative electrode lead may be made of a copper material.

電極リードは、バスバーに電気的に結合し得る。バッテリーセル110は、正極板/セパレータ/負極の順に配列される単位セル(Unit Cell)、または正極板/セパレータ/負極板/セパレータ/正極板/セパレータ/負極の順に配列されたバイセル(Bi-Cell)を、電池容量に合わせて複数個積層した構造を有し得る。 The electrode leads may be electrically coupled to the busbar. The battery cell 110 may have a structure in which multiple unit cells arranged in the order of positive electrode plate/separator/negative electrode, or multiple bi-cells arranged in the order of positive electrode plate/separator/negative electrode plate/separator/positive electrode plate/separator/negative electrode are stacked according to the battery capacity.

バッテリーセル積層体100は、複数のバッテリーセル110が互いに積層されるように構成され得る。ここで、バッテリーセル110は、多様な構造を有することができ、複数のバッテリーセル110は、多様な方式で積層され得る。 The battery cell stack 100 may be configured such that a plurality of battery cells 110 are stacked on top of one another. Here, the battery cells 110 may have a variety of structures, and the plurality of battery cells 110 may be stacked in a variety of ways.

バッテリーセル積層体100は、各々のバッテリーセル110を収納するカートリッジ(図示せず)が複数で備えられ得る。各々のカートリッジ(図示せず)は、プラスチックの射出成形によって製造可能であり、バッテリーセル110を収納する収納部が形成された複数のカートリッジ(図示せず)が積層され得る。 The battery cell stack 100 may include a plurality of cartridges (not shown) for housing each of the battery cells 110. Each cartridge (not shown) may be manufactured by plastic injection molding, and a plurality of cartridges (not shown) each having a housing portion for housing the battery cells 110 may be stacked.

複数のカートリッジ(図示せず)が積層されたカートリッジ組立体には、コネクター要素または端子要素が備えられ得る。コネクター要素は、例えば、バッテリーセル110の電圧または温度に関わるデータを提供できるBMS(Battery Management System,図示せず)などに接続されるための多様な形態の電気的接続部品または接続部材が含まれ得る。 A cartridge assembly in which multiple cartridges (not shown) are stacked may be provided with a connector element or terminal element. The connector element may include various types of electrical connection parts or connection members for connecting to, for example, a BMS (Battery Management System, not shown) that can provide data related to the voltage or temperature of the battery cells 110.

そして、端子要素はバッテリーセル110に接続されるメイン端子として正極端子及び負極端子を含み、端子要素は、ターミナルボルトが備えられて外部と電気的に接続され得る。一方、バッテリーセル110は、多様な形状を有し得る。 The terminal elements include a positive terminal and a negative terminal as main terminals connected to the battery cell 110, and the terminal elements may be provided with terminal bolts to be electrically connected to the outside. Meanwhile, the battery cell 110 may have various shapes.

図1を参照すると、カバー200には、バッテリーセル積層体100、またはバッテリーセル積層体100が収納されたカートリッジ組立体が収納される。例えば、カバー200は、バッテリーセル積層体100を囲むように設けられ得る。 Referring to FIG. 1, the cover 200 houses the battery cell stack 100 or a cartridge assembly in which the battery cell stack 100 is housed. For example, the cover 200 may be provided to surround the battery cell stack 100.

カバー200は、バッテリーセル積層体100または複数のカートリッジ組立体の全体を囲み、これによって外部の振動や衝撃からバッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体を保護する。 The cover 200 surrounds the entire battery cell stack 100 or multiple cartridge assemblies, thereby protecting the battery cell stack 100 or cartridge assemblies from external vibrations and impacts.

カバー200は、バッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体の形状に対応する形状に形成され得る。例えば、バッテリーセル積層体100またはカートリッジ組立体が六面体形状で設けられた場合、カバー200もこれに対応するように六面体形状で設けられ得る。 The cover 200 may be formed in a shape that corresponds to the shape of the battery cell stack 100 or the cartridge assembly. For example, if the battery cell stack 100 or the cartridge assembly is provided in a hexahedral shape, the cover 200 may also be provided in a corresponding hexahedral shape.

カバー200は、例えば、金属材質のプレートを折り曲げて製造されるか、またはプラスチック射出物によって製造され得る。そして、カバー200は、一体型に製造されるか、または分離型に製造され得る。 The cover 200 may be manufactured, for example, by bending a metal plate or by plastic injection. The cover 200 may be manufactured as an integrated unit or as a separate unit.

カバー200に、前述したコネクター要素または端子要素が外部に露出され得る貫通部(図示せず)が形成され得る。即ち、コネクター要素または端子要素は、外部の所定部品または部材と電気的に接続可能であり、このような電気的接続がカバー200によって干渉されないようにカバー200に貫通部が形成され得る。 A through-hole (not shown) may be formed in the cover 200, through which the connector element or terminal element described above may be exposed to the outside. That is, the connector element or terminal element may be electrically connected to a specific external part or member, and a through-hole may be formed in the cover 200 so that such electrical connection is not interfered with by the cover 200.

カバー200は、一体型に形成されるか、または上部カバー200と、下部カバー200と、側面カバー200と、を含んで構成され得るが、これに限定されない。 The cover 200 may be integrally formed or may include, but is not limited to, an upper cover 200, a lower cover 200, and a side cover 200.

緩衝部材300は、バッテリーセル積層体100に接触し、緩衝部材300の内部の流体400(図4参照)が移動可能に設けられる。 The buffer member 300 is in contact with the battery cell stack 100 and is arranged to allow the fluid 400 (see FIG. 4) inside the buffer member 300 to move.

図2~図4を共に参照すると、緩衝部材300は、第1シート310と、第2シート320と、流体緩衝層330と、チャンネル340と、を含んで構成され得る。 Referring to both Figures 2 to 4, the cushioning member 300 may include a first sheet 310, a second sheet 320, a fluid cushioning layer 330, and a channel 340.

第1シート310及び第2シート320は、例えば、熱接着可能なフィルムシートで設けられ得る。そして、第1シート310及び第2シート320は、図4に示したように互いに上下結合し得る。 The first sheet 310 and the second sheet 320 may be, for example, a heat-sealable film sheet. The first sheet 310 and the second sheet 320 may be joined to each other vertically as shown in FIG. 4.

流体緩衝層330は、複数が形成され、第1シート310と第2シート320が結合する場合、第1シート310と第2シート320との間に形成される。ここで、図3を参照すると、流体緩衝層330は、上方と下方へ膨らんだ形状であり得る。 The fluid buffer layer 330 is formed in multiple layers, and is formed between the first sheet 310 and the second sheet 320 when the first sheet 310 and the second sheet 320 are joined. Referring to FIG. 3, the fluid buffer layer 330 may be bulging upward and downward.

流体緩衝層330には、流体400(図4参照)が充填され、流体400、例えば、空気が流体緩衝層330に充填されてバッテリーセル110のスウェリングの発生時にバッテリーセル110を緩衝するように設けられる。 The fluid buffer layer 330 is filled with a fluid 400 (see FIG. 4), and the fluid 400, e.g., air, is filled into the fluid buffer layer 330 to buffer the battery cell 110 when swelling of the battery cell 110 occurs.

そして、チャンネル340は、複数の流体緩衝層330を互いに連結するように設けられる。チャンネル340によって複数の流体緩衝層330が互いに連結される場合、バッテリーセル110にスウェリングが発生してバッテリーセル110が複数の流体緩衝層330のうち一部を加圧すると、バッテリーセル110によって加圧される流体緩衝層330に存在する流体400が、加圧されない他の流体緩衝層330へ移動する。 The channel 340 is provided to connect the plurality of fluid buffer layers 330 to each other. When the plurality of fluid buffer layers 330 are connected to each other by the channel 340, if swelling occurs in the battery cell 110 and the battery cell 110 pressurizes some of the plurality of fluid buffer layers 330, the fluid 400 present in the fluid buffer layer 330 pressurized by the battery cell 110 moves to the other fluid buffer layers 330 that are not pressurized.

即ち、チャンネル340は、流体400が複数の流体緩衝層330の間を移動するように複数の流体緩衝層330同士を互いに連結する。 That is, the channel 340 connects the multiple fluid buffer layers 330 to each other so that the fluid 400 can move between the multiple fluid buffer layers 330.

例えば、図6を参照すると、図6を基準にしてバッテリーセル110の左側でスウェリングが発生した場合、左側でバッテリーセル110に接触している流体緩衝層330がバッテリーセル110によって加圧され、左側の流体緩衝層330から加圧されない右側の流体緩衝層330へ流体400が移動する。 For example, referring to FIG. 6, when swelling occurs on the left side of the battery cell 110 with reference to FIG. 6, the fluid buffer layer 330 in contact with the battery cell 110 on the left side is pressurized by the battery cell 110, and the fluid 400 moves from the fluid buffer layer 330 on the left side to the fluid buffer layer 330 on the right side that is not pressurized.

そして、図7を参照すると、図7を基準にしてバッテリーセル110の中心でスウェリングが発生した場合、中心でバッテリーセル110に接触している流体緩衝層330がバッテリーセル110によって加圧され、中心の流体緩衝層330から加圧されない左側と右側の流体緩衝層330へ流体400が移動する。 Referring to FIG. 7, when swelling occurs at the center of the battery cell 110, the fluid buffer layer 330 in contact with the battery cell 110 at the center is pressurized by the battery cell 110, and the fluid 400 moves from the central fluid buffer layer 330 to the fluid buffer layers 330 on the left and right sides that are not pressurized.

図2を参照すると、流体緩衝層330は、四角形状の第1シート310と第2シート320との間に複数個が縦横に配列されており、ある一部分で流体緩衝層330に加圧が発生しても、加圧されない縦横位置の多様な流体緩衝層330へ流体400が移動し得る。 Referring to FIG. 2, multiple fluid buffer layers 330 are arranged vertically and horizontally between the rectangular first sheet 310 and second sheet 320, and even if pressure is applied to a certain part of the fluid buffer layer 330, the fluid 400 can move to various fluid buffer layers 330 in vertical and horizontal positions that are not pressurized.

これは、エアーマットレスのように、ある一部分が加圧される場合、他の部分へエアが移動しながら緩衝される方式と類似である。 This is similar to the way an air mattress works, where when one part is pressurized, air moves to other parts to provide cushioning.

説明の便宜のために、図6及び図7では、流体400の移動による流体緩衝層330の大きさの変化が過度に示されているが、バッテリーセル110のある一部分が膨張して当該部分の流体緩衝層330が加圧され、その流体緩衝層330に存在する流体400が他の流体緩衝層330へ移動するとしても、実際の流体緩衝層330の大きさの変化は、図6及び図7ほど過度ではない。 For ease of explanation, in FIGS. 6 and 7, the change in size of the fluid buffer layer 330 due to the movement of the fluid 400 is exaggerated. However, even if a portion of the battery cell 110 expands and pressurizes the fluid buffer layer 330 in that portion, and the fluid 400 present in that fluid buffer layer 330 moves to other fluid buffer layers 330, the change in size of the actual fluid buffer layer 330 is not as excessive as in FIGS. 6 and 7.

その理由は、図2のように、複数の流体緩衝層330は、縦横方向へ複数が配列されているため、いずれか一つの流体緩衝層330が加圧されるか、または当該部分の幾つかの流体緩衝層330が共に加圧されても、加圧された流体緩衝層330に存在する流体400は、複数のチャンネル340、即ち、第1チャンネル341及び第2チャンネル342を介して縦横方向の複数の流体緩衝層330へ分散するため、実際の流体緩衝層330の形状変化は微小である。 The reason for this is that, as shown in FIG. 2, the multiple fluid buffer layers 330 are arranged in the vertical and horizontal directions. Therefore, even if any one of the fluid buffer layers 330 is pressurized or several of the fluid buffer layers 330 in the same portion are pressurized together, the fluid 400 present in the pressurized fluid buffer layer 330 is dispersed to the multiple fluid buffer layers 330 in the vertical and horizontal directions via the multiple channels 340, i.e., the first channel 341 and the second channel 342, so that the actual change in shape of the fluid buffer layer 330 is minimal.

一方、バッテリーセル110でスウェリングが発生し、その部分でバッテリーセル110によって加圧された流体緩衝層330の最初の絶対サイズが、例えば「5」と仮定すると、加圧された流体緩衝層330の流体400がスウェリングが発生していない部分の他の流体緩衝層330へ移動した後には、最初に加圧された流体緩衝層330の絶対サイズは「3」に減少し得る。 On the other hand, assuming that swelling occurs in the battery cell 110 and the initial absolute size of the fluid buffer layer 330 pressurized by the battery cell 110 in that portion is, for example, "5", after the fluid 400 in the pressurized fluid buffer layer 330 moves to other fluid buffer layers 330 in portions where swelling is not occurring, the absolute size of the initially pressurized fluid buffer layer 330 may decrease to "3".

そして、バッテリーセル110においてスウェリングが発生していない部分の流体緩衝層330のバッテリーセル110によって加圧された最初の絶対サイズが、例えば「1」と仮定すると、バッテリーセル110にスウェリングが発生して加圧された流体緩衝層330からスウェリングが発生していない部分の流体緩衝層330へ流体400が移動した後のスウェリングが発生していない部分の流体緩衝層330の絶対サイズは3に増加し得る。 Assuming that the initial absolute size of the fluid buffer layer 330 in the portion of the battery cell 110 where swelling has not occurred is initially pressurized by the battery cell 110 is, for example, "1", the absolute size of the fluid buffer layer 330 in the portion of the battery cell 110 where swelling has not occurred after the fluid 400 has moved from the pressurized fluid buffer layer 330 in the battery cell 110 where swelling has occurred to the fluid buffer layer 330 in the portion of the battery cell 110 where swelling has not occurred may increase to 3.

即ち、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10は、バッテリーセル110のスウェリングの発生時、バッテリーセル110によって加圧された流体緩衝層330から、複数のチャンネル340を介して、加圧されていない他の複数の流体緩衝層330へ流体400が分散して多様な方向へ移動するため、バッテリーセル110でスウェリングが発生した部分とスウェリングが発生していない部分との全体に作用する圧力が同一になる。 That is, in the battery module 10 according to one embodiment of the present invention, when swelling of the battery cell 110 occurs, the fluid 400 disperses from the fluid buffer layer 330 pressurized by the battery cell 110 through the multiple channels 340 to the other multiple fluid buffer layers 330 that are not pressurized, and moves in various directions, so that the pressure acting on the entire portion of the battery cell 110 where swelling has occurred and the portion where swelling has not occurred are the same.

そして、これによって、バッテリーセル110のある一部分に応力が集中することを防止することで、バッテリーセル110の部分的な退化を防止する効果を奏する。 This prevents stress from concentrating on a certain portion of the battery cell 110, thereby preventing partial deterioration of the battery cell 110.

図2及び図3を参照すると、チャンネル340は、複数が設けられ、複数のチャンネル340は、流体緩衝層330の四方へ連結され得る。 Referring to Figures 2 and 3, a plurality of channels 340 may be provided, and the plurality of channels 340 may be connected to all four sides of the fluid buffer layer 330.

例えば、複数のチャンネル340のうち第1チャンネル341は、複数の流体緩衝層330を互いに連結し、複数のチャンネル340のうち第2チャンネル342は、複数の流体緩衝層330のうちいずれか一つの流体緩衝層330と第1チャンネル341を連結するように設けられ得る。 For example, a first channel 341 of the plurality of channels 340 may be provided to connect the plurality of fluid buffer layers 330 to each other, and a second channel 342 of the plurality of channels 340 may be provided to connect any one of the plurality of fluid buffer layers 330 to the first channel 341.

ここで、第1チャンネル341及び第2チャンネル342は、垂直に連結され得る。このように、複数の流体緩衝層330は、第1チャンネル341及び第2チャンネル342によって全てが連通できる。 Here, the first channel 341 and the second channel 342 may be vertically connected. In this manner, the multiple fluid buffer layers 330 may all be in communication with each other via the first channel 341 and the second channel 342.

これによって、バッテリーセル110のスウェリング時に加入された流体緩衝層330に存在する流体400は、他の複数の流体緩衝層330へ分散して移動できる。 As a result, the fluid 400 present in the fluid buffer layer 330 added when the battery cell 110 swells can disperse and move to multiple other fluid buffer layers 330.

即ち、バッテリーセル110のスウェリング現象によってバッテリーセル110が膨れ上がると、バッテリーセル110から伝達される圧力によって複数の流体緩衝層330のうち任意の流体緩衝層330に存在する流体400が第1チャンネル341または第2チャンネル342を通して他の流体緩衝層330へ移動する。 That is, when the battery cell 110 swells due to the swelling phenomenon of the battery cell 110, the fluid 400 present in any one of the plurality of fluid buffer layers 330 moves to another fluid buffer layer 330 through the first channel 341 or the second channel 342 due to the pressure transmitted from the battery cell 110.

一方、流体緩衝層330は、第1シート310と第2シート320との結合部分を基準にして図4のように対称形状に形成されるか、または図5のように非対称形状に形成され得る。 Meanwhile, the fluid buffer layer 330 may be formed in a symmetrical shape as shown in FIG. 4 with respect to the joint between the first sheet 310 and the second sheet 320, or in an asymmetrical shape as shown in FIG. 5.

以下、図面を参照して本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10の作用及び効果について説明する。 The following describes the operation and effects of the battery module 10 according to one embodiment of the present invention with reference to the drawings.

本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10のカバー200には、緩衝部材300が備えられる。緩衝部材300は、複数の流体緩衝層330がチャンネル340を介して縦横方向へ互いに連結されるように設けられ、バッテリーセル110のスウェリングによっていずれか一つの流体緩衝層330が加圧されると、その流体緩衝層330に存在する流体400が、加圧されていない他の流体緩衝層330へ分散して移動するため、バッテリーセル110の全体に均一な圧力が作用する。 The cover 200 of the battery module 10 according to an embodiment of the present invention is provided with a buffer member 300. The buffer member 300 is provided such that a plurality of fluid buffer layers 330 are connected to each other in the vertical and horizontal directions via channels 340. When any one of the fluid buffer layers 330 is pressurized due to swelling of the battery cell 110, the fluid 400 present in that fluid buffer layer 330 disperses and moves to the other fluid buffer layers 330 that are not pressurized, so that a uniform pressure acts on the entire battery cell 110.

これによって、バッテリーセル110のある一部分に応力が集中することを防止することでバッテリーセル110が部分的に退化することを防止する効果を奏する。 This prevents stress from concentrating on a certain portion of the battery cell 110, thereby preventing partial deterioration of the battery cell 110.

一方、本発明の一実施例によるバッテリーパック(図示せず)は、前述したような本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10を一つ以上含み得る。また、前記バッテリーパック(図示せず)は、バッテリーモジュール10の加え、バッテリーモジュール10を収納するためのケース、バッテリーモジュール10の充放電を制御するための各種装置、例えば、BMS、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。 Meanwhile, a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include one or more battery modules 10 according to an embodiment of the present invention as described above. In addition to the battery module 10, the battery pack (not shown) may further include a case for housing the battery module 10, and various devices for controlling the charging and discharging of the battery module 10, such as a BMS, a current sensor, a fuse, etc.

一方、本発明の一実施例による自動車(図示せず)は、前述したバッテリーモジュール10またはバッテリーパック(図示せず)を含むことができ、前記バッテリーパック(図示せず)には、前記バッテリーモジュール10が含まれ得る。そして、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール10は、前記自動車(図示せず)、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車のような電気を使用するように設けられる所定の自動車(図示せず)に適用可能である。 Meanwhile, a vehicle (not shown) according to an embodiment of the present invention may include the above-mentioned battery module 10 or battery pack (not shown), and the battery pack (not shown) may include the battery module 10. The battery module 10 according to an embodiment of the present invention may be applied to the vehicle (not shown), for example, a specific vehicle (not shown) that is configured to use electricity, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能である。 The present invention has been described above using limited examples and drawings, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope of the technical concept of the present invention and the scope of the claims by those with ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

本発明は、バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車に関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。 The present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and an automobile, and is particularly applicable to the secondary battery-related industry.

10 バッテリーモジュール
100 バッテリーセル積層体
110 バッテリーセル
121 スウェリング吸収パッド
200 カバー
300 緩衝部材
310 第1シート
320 第2シート
330 流体緩衝層
340 チャンネル
341 第1チャンネル
342 第2チャンネル
400 流体
10 Battery module 100 Battery cell stack 110 Battery cell 121 Swelling absorption pad 200 Cover 300 Cushioning member 310 First sheet 320 Second sheet 330 Fluid buffer layer 340 Channel 341 First channel 342 Second channel 400 Fluid

Claims (7)

複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、
前記バッテリーセル積層体が収納されるカバーと、
前記バッテリーセル積層体に接触する緩衝部材と、を含み、
前記緩衝部材は、内部の流体が移動可能に設けられ、
前記緩衝部材は、
流体が充填される複数の流体緩衝層と、
前記流体が前記複数の流体緩衝層の間を移動するように前記複数の流体緩衝層を互いに連結するチャンネルと、を含み、
前記チャンネルは複数設けられ、複数の前記チャンネルは前記流体緩衝層の四方に連結され
前記複数の流体緩衝層は、
第1方向に沿って配列された複数の流体緩衝層から構成される流体緩衝層列が、前記第1方向と直交する第2方向に沿って並んだ構成を有し、前記第2方向に隣り合う2つの流体緩衝層列は、前記第1方向において、一方の流体緩衝層列における個々の流体緩衝層の位置が、他方の流体緩衝層列における2つの流体緩衝層の中央に位置するように配置されており、
前記複数のチャンネルのうち第1チャンネルは、前記第1方向で前記複数の流体緩衝層を互いに連結し、
前記複数のチャンネルのうち第2チャンネルは、前記第2方向で前記複数の流体緩衝層のいずれか一つの流体緩衝層と前記第1チャンネルを連結する
ことを特徴とする、バッテリーモジュール。
a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked;
a cover in which the battery cell stack is housed;
a buffer member in contact with the battery cell stack;
The buffer member is provided so that the fluid therein can move,
The buffer member is
a plurality of fluid buffer layers filled with a fluid;
a channel connecting the plurality of fluid buffer layers to each other so that the fluid can move between the plurality of fluid buffer layers;
A plurality of the channels are provided, and the plurality of the channels are connected to four sides of the fluid buffer layer ;
The plurality of fluid buffer layers include:
a fluid buffer layer array including a plurality of fluid buffer layers arranged along a first direction, the fluid buffer layer array being arranged along a second direction perpendicular to the first direction, and two fluid buffer layer arrays adjacent to each other in the second direction being arranged such that, in the first direction, each fluid buffer layer in one fluid buffer layer array is positioned at the center of two fluid buffer layers in the other fluid buffer layer array;
a first channel among the plurality of channels connecting the plurality of fluid buffer layers to each other in the first direction;
A second channel of the plurality of channels connects the first channel to any one of the plurality of fluid buffer layers in the second direction.
A battery module comprising:
前記複数の流体緩衝層は、
第1シートと、
前記第1シートに結合する第2シートとの間に形成され、
前記第1シート及び前記第2シートは、熱接着可能なフィルムシートで設けられる
ことを特徴とする、請求項1に記載のバッテリーモジュール。
The plurality of fluid buffer layers include:
A first sheet;
A second sheet is formed between the first sheet and the second sheet.
The battery module according to claim 1 , wherein the first sheet and the second sheet are provided as thermally adhesive film sheets.
前記複数の流体緩衝層は、前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルによって全て連通しており、
前記バッテリーセルのスウェリング現象によって前記バッテリーセルが膨れ上がると、前記バッテリーセルから伝達される圧力によって前記複数の流体緩衝層のうち任意の流体緩衝層に存在する流体が前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルの少なくとも一つを介して他の流体緩衝層へ移動する
ことを特徴とする、請求項に記載のバッテリーモジュール。
the plurality of fluid buffer layers are all in communication with each other through the first channel and the second channel;
2. The battery module according to claim 1, wherein, when the battery cell swells due to a swelling phenomenon of the battery cell, fluid present in any one of the plurality of fluid buffer layers moves to another fluid buffer layer through at least one of the first channel and the second channel due to pressure transmitted from the battery cell.
前記第1チャンネル及び前記第2チャンネルは、垂直に連結される
ことを特徴とする、請求項またはに記載のバッテリーモジュール。
The battery module according to claim 1 or 3 , wherein the first channel and the second channel are vertically connected.
複数のバッテリーセルが積層されるバッテリーセル積層体と、
前記バッテリーセル積層体が収納されるカバーと、
前記バッテリーセル積層体に接触する緩衝部材と、を含み、
前記緩衝部材は、内部の流体が移動可能に設けられ、
前記緩衝部材は、
第1シートと、
前記第1シートに結合する第2シートと、
前記第1シートと前記第2シートとの間に形成され、流体が充填される複数の流体緩衝層と、
前記流体が前記複数の流体緩衝層の間を移動するように前記複数の流体緩衝層を互いに連結するチャンネルと、を含み、
前記流体緩衝層は、前記第1シートと前記第2シートの結合部分を基準にして対称形状または非対称形状に形成され
前記複数の流体緩衝層は、
第1方向に沿って配列された複数の流体緩衝層から構成される流体緩衝層列が、前記第1方向と直交する第2方向に沿って並んだ構成を有し、前記第2方向に隣り合う2つの流体緩衝層列は、前記第1方向において、一方の流体緩衝層列における個々の流体緩衝層の位置が、他方の流体緩衝層列における2つの流体緩衝層の中央に位置するように配置されており、
前記複数のチャンネルのうち第1チャンネルは、前記第1方向で前記複数の流体緩衝層を互いに連結し、
前記複数のチャンネルのうち第2チャンネルは、前記第2方向で前記複数の流体緩衝層のいずれか一つの流体緩衝層と前記第1チャンネルを連結する
ことを特徴とする、バッテリーモジュール。
a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked;
a cover in which the battery cell stack is housed;
a buffer member in contact with the battery cell stack;
The buffer member is provided so that the fluid therein can move,
The buffer member is
A first sheet;
a second sheet attached to the first sheet;
a plurality of fluid buffer layers formed between the first sheet and the second sheet and filled with a fluid;
a channel connecting the plurality of fluid buffer layers to each other so that the fluid can move between the plurality of fluid buffer layers;
The fluid buffer layer is formed in a symmetrical or asymmetrical shape with respect to a joint portion between the first sheet and the second sheet ,
The plurality of fluid buffer layers include:
a fluid buffer layer array including a plurality of fluid buffer layers arranged along a first direction, the fluid buffer layer array being arranged along a second direction perpendicular to the first direction, and two fluid buffer layer arrays adjacent to each other in the second direction being arranged such that, in the first direction, each fluid buffer layer in one fluid buffer layer array is positioned at the center of two fluid buffer layers in the other fluid buffer layer array;
a first channel among the plurality of channels connecting the plurality of fluid buffer layers to each other in the first direction;
A second channel of the plurality of channels connects the first channel to any one of the plurality of fluid buffer layers in the second direction.
A battery module comprising:
請求項1からのいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。 A battery pack comprising the battery module according to any one of claims 1 to 5 . 請求項1からのいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、自動車。 A motor vehicle comprising a battery module according to any one of claims 1 to 5 .
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